CN109989874A - 一种潮汐发电系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及潮汐发电技术领域，尤其涉及一种潮汐发电系统，包括有固定于海底的基座、与基座固定并伸出海面的立柱和沿立柱滑动设置的浮动机组，浮动机组包括有能够悬浮于海面的浮动仓和位于浮动仓上方的机组仓，机组仓内设置有发电机组，浮动仓所产生的浮力大于浮动机组的重力；立柱沿延伸方向设置有齿条，浮动机组设置有与齿条相适配并能够沿齿条滚动的齿轮，齿轮通过传动轴与发电机组连接。如此设置，本潮汐发电系统结构简单可靠，易于选址，有利于实现大规模建设，而且，成本低耗能少，发电效率较高且稳定。

Description

一种潮汐发电系统

技术领域

本申请涉及潮汐能发电技术领域，更具体地说，涉及一种潮汐发电系统。

背景技术

在海湾或感潮河口，可见到海水或江水每天有两次的涨落现象。潮汐作为一种自然现象，主要是由月球、太阳的引潮力以及地球自转效应所造成的。涨潮时，大量海水汹涌而来，具有很大的动能；同时水位逐渐升高，动能转化为势能。落潮时，海水奔腾而归，水位陆续下降，势能转化为动能。海水在运动时所具有的动能和势能统称为潮汐能。潮汐是一种洁净无污染的可再生能源，利用潮汐能发电已经逐步成为环境保护和可持续发展的趋势，是人们关注的重点主题。

现有的潮汐发电与普通水利发电原理类似，通过出水库，在涨潮时将海水储存在水库内，以势能的形式保存，然后，在落潮时放出海水，利用高、低潮位之间的落差，推动水轮机旋转，带动发电机发电。这种发电形式在涨潮时需要将海水存储起来，以积蓄势能，但是积蓄海水的势能就要修建水库，工程占地较为庞大，消耗的人力物力较多，不利于选址和成规模修建，而且还需要控制水库阀门的开合，耗能较多，且发电程序繁琐。

因此，如何解决现有的潮汐发电不易于选址和成规模建设，且消耗成本较大的问题，是本领域技术人员所要解决的关键技术问题。

发明内容

为至少在一定程度上克服相关技术中存在的问题，本申请的目的在于提供一种潮汐发电系统，其能够解决现有的潮汐发电不易于选址和成规模建设，且消耗成本较大的问题。

本申请提供了一种潮汐发电系统，包括有固定于海底的基座、与所述基座固定并伸出海面的立柱和沿所述立柱滑动设置的浮动机组，所述浮动机组包括有能够悬浮于海面的浮动仓和位于所述浮动仓上方的机组仓，所述机组仓内设置有发电机组，所述浮动仓所产生的浮力大于所述浮动机组的重力；所述立柱沿延伸方向设置有齿条，所述浮动机组设置有与所述齿条相适配并能够沿所述齿条滚动的齿轮，所述齿轮通过传动轴与所述发电机组连接。

优选地，所述浮动机组的中部设置有供所述立柱贯穿的通孔，所述通孔贯穿所述浮动仓和所述机组仓、并与所述浮动仓和所述机组仓互不贯通。

优选地，还包括有连接在所述立柱上的连接架，所述浮动机组位于所述连接架和所述基座之间，且所述连接架的高度大于海面的最大高度与所述浮动机组的高度之和。

优选地，还包括有可伸缩地套设在所述立柱外的第一防水套和第二防水套，所述第一防水套和所述第二防水套均与所述通孔贯通，所述第一防水套的一端与所述浮动机组连接并密封、另一端与所述连接架连接并密封，所述第二防水套的一端与所述浮动机组连接并密封、另一端与所述基座连接并密封。

优选地，所述齿轮设置在所述通孔内、并与所述齿条相抵，所述传动轴贯穿并密封于所述通孔和所述机组仓之间的侧壁。

优选地，所述立柱和所述通孔的横截面均设置为方形，所述齿条设置于所述立柱的侧面，所述齿轮位于与所述齿条相对应的一侧。

优选地，所述传动轴贯穿所述通孔相对的两个侧壁，所述发动机组设置有两组、且分别与所述传动轴的两端传动连接。

优选地，所述齿条设置有两个、且分别位于所述立柱相对的两个侧面；所述齿轮设置有两个、并夹在所述立柱的两侧与所述齿条相配合。

优选地，所述发电机组包括有与所述传动轴传动连接的变速器和与所述变速器传动连接的发电机。

优选地，所述立柱并排设置有多个、且各个所述立柱外均设置有所述浮动机组。

本申请提供的技术方案可以包括以下有益效果：

当涨潮时海面上升，带动着浮动机组沿立柱向上运动，带动齿轮沿齿条向上滚动，以使得齿轮转动、并将动能传递给发电机组，发电机组将动能转化成电能，实现发电；当落潮时海面下降，浮动机组受重力作用沿立柱向下运动，带动齿轮沿齿条向下滚动，以使得齿轮转动、并将动能传递给发电机组，发电机组将动能转化成电能，实现发电。将潮汐能转化成齿轮旋转的动能，再将动能转化成电能，由于潮汐反复循环，带动本潮汐发电系统反复产生电能，不需要人工和电能控制，耗能少，发电效率高；

而且，该潮汐发电系统在建设时，选址方便，只需要有潮汐的地方就可以，同时，模块化程度较高，结构简单，无需修建水库进行蓄水和放水的流程，成本低，便于施工建设和维修，有利于实现大规模的建设。潮汐现象每天比较稳定，使得发电较为稳定，不会受到风雨的影响，不会对环境造成污染，环保实用。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据一些示例性实施例示出的本潮汐发电系统的结构示意图；

图2是根据一些示例性实施例示出的机组仓的结构图。

图中：1-基座，2-立柱，3-连接架，4-浮动仓，5-机组仓，6-发电机组，7-齿条，8-齿轮，9-第一防水套，10-第二防水套，11-变速器，12-发电机。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与本申请的一些方面相一致的装置或方法的例子。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

以下，参照附图对实施例进行说明。此外，下面所示的实施例不对权利要求所记载的发明内容起任何限定作用。另外，下面实施例所表示的构成的全部内容不限于作为权利要求所记载的发明的解决方案所必需的。

参考图1-图2，本具体实施方式提供了一种潮汐发电系统，包括有基座1、立柱2和浮动机组，基座1设置在海面以下、并与海底固定，用于支撑立柱2和浮动机组，这里，基座1可以由打入海底固定的基桩和架设在基桩上的钢架构成；立柱2固定在基座1上，且立柱2延伸出海面以上，这里，立柱2竖直设置，有利于保证立柱2固定的稳定性和平衡性，当然，立柱2也可以相对竖直方向倾斜设置，可以增大浮动机组滑动的距离；浮动机组与立柱2连接、并且可以沿立柱2的延伸方向滑动，具体地，浮动机组可以通过滑轨连接在立柱2的侧壁，可以套设在立柱2的外围。这样，当涨潮时海面上升，带动着浮动机组沿立柱2向上运动，当落潮时海面下降，浮动机组受重力作用沿立柱2向下运动。

浮动机组包括有浮动仓4和机组仓5，其中，浮动仓4具有较大的浮力、以使其能够悬浮于海面，具体地，浮动仓4在海面上所产生的浮力大于浮动机组的整体重力，这里，浮动仓4可以设置为密闭的空腔；而机组仓5设置在浮动仓4的上方，并在浮动仓4的作用下处于海面以上，可以避免机组仓5内浸入海水，在机组仓5内设置有发动机组，为了防止发电机组6受潮或浸水，也可以将机组仓5设置密封结构，以使得海水与机组仓5内部隔离，保证发电的安全性。

在立柱2上设置有齿条7，齿条7与立柱2的延伸方向相一致，在发电机组6上设置有齿轮8，该齿轮8与齿条7相适配、并能够沿齿条7的延伸方向滚动，具体地，可以是齿轮8的外齿与齿条7相啮合，当浮动机组沿立柱2位移时，带动齿轮8沿齿条7发生位移，由于齿轮8的外齿与齿条7啮合，使得齿轮8沿齿条7滚动、且齿轮8沿自身轴向转动。其中，齿轮8通过传动轴与发电机组6连接，并能够将齿轮8的转动通过传动轴传递给发电机组6，进而带动发电机12具有转动的动能，这样，发电机组6可以将获得的动能转化为电能，进而实现发电。

需要说明的是，齿轮8与齿条7之间的摩擦，以及浮动机组和立柱2之间的摩擦均可以忽略不计，并不会影响该浮动机组于海面的浮动情况。

当然，还可以包括有输电线，通过输电线将发电机12产生的电能输送给储电设备或者用电设备，以便于完成本潮汐发电系统的储电和放电，有利于使得产生的电能被利用。具体地，由于发电机组6设置在海面，受到海水的影响，输电线应当由防水绝缘层包覆，这里，输电线可以通过基座1固定于海底，并沿海底将电能传出至海岸上，继而便于电能的储存或利用。

当涨潮时海面上升，带动着浮动机组沿立柱2向上运动，带动齿轮8沿齿条7向上滚动，以使得齿轮8转动、并将动能传递给发电机组6，发电机组6将动能转化成电能，实现发电；当落潮时海面下降，浮动机组受重力作用沿立柱2向下运动，带动齿轮8沿齿条7向下滚动，以使得齿轮8转动、并将动能传递给发电机组6，发电机组6将动能转化成电能，实现发电。将潮汐能转化成齿轮8旋转的动能，再将动能转化成电能，由于潮汐反复循环，带动本潮汐发电系统反复产生电能，不需要人工和电能控制，耗能少，发电效率高。

而且，该潮汐发电系统在建设时，选址方便，只需要有潮汐的地方就可以，同时，模块化程度较高，结构简单，无需修建水库进行蓄水和放水的流程，成本低，便于施工建设和维修，有利于实现大规模的建设。潮汐现象每天比较稳定，使得发电较为稳定，不会受到风雨的影响，不会对环境造成污染，环保实用。

如此设置，本潮汐发电系统结构简单可靠，易于选址，有利于实现大规模建设，而且，成本低耗能少，发电效率较高且稳定。

本实施例中，在浮动机组的中部设置有通孔，该通孔由上至下延伸、并将浮动仓4和机组仓5贯穿，同时通孔、浮动仓4和机组仓5之间相互独立设置且互不贯通，以保证浮动仓4和机组仓5成为与海水隔离的密闭腔室，有利于保护设备的正常运行和浮动机组的整体浮动性能，具体地，可以是，通孔的侧壁将通孔和浮动仓4、通孔和机组仓5分隔、以形成各自独立的腔室。其中，立柱2贯穿设置在通孔内，以使浮动机组通过通孔可沿立柱2的延伸方向位移，由于通孔设置在浮动机组的中部，可以保证浮动机组在沿立柱2位移时的平衡性，有利于保证系统稳定运行。

本潮汐发电系统还包括有连接架3，该连接架3连接固定在立柱2上、且远离基座1的位置，以使得连接架3位于海面之上，进而将立柱2固定更加稳固；同时，浮动机组位于连接架3与基座1之间，即浮动机组在连接架3和基座1之间沿立柱2位移，为了保证连接架3不影响浮动机组位置，连接架3的高度大于涨潮时海面的最大高度与浮动机组的高度之和，这样，当海面上升至最高位置时，浮动机组不会与连接架3相撞，而且，维修浮动机组时，可以将浮动机组固定在连接架3下端，且不会受到涨潮的影响而使设备进水，便于维护。

为了防止浮动机组进水，在浮动机组和连接架3之间设置有第一防水套9，立柱2与基座1之间设置有第二防水套10，第一防水套9和第二防水套10均套设在立柱2外、并与通孔贯通；而且，第一防水套9的一端与浮动机组连接并密封，具体密封在通孔外，第一防水套9的另一端与连接架3连接并密封，当然第一防水套9的另一端也可以与靠近连接架3位置的立柱2连接并密封；第二防水套10的一端与浮动机组连接并密封，具体密封在通孔外，第二防水套10的另一端与基座1连接并密封，当然第二防水套10也可以与靠近基座1位置的立柱2连接并密封，这样，使得第一防水套9和第二防水套10将通孔的两个端口均密封，防止了海水流进通孔内，提升了系统的稳定性和可靠性。

而且，第一防水套9和第二防水套10均可沿立柱2的延伸方向伸缩，当浮动机组向上位移时，第一防水套9收缩、第二防水套10伸长，当浮动机组向下位移时，第二防水套10收缩、第一防水套9伸长。这里，第一防水套9和第二防水套10收缩和伸长时产生的阻力可忽略不计，并不会影响到浮动机组的位移。这里，第一防水套9和第二防水套10可以均设置为橡胶弹簧管。

本实施例中，齿轮8设置在通孔内，而传动轴将通孔与机组仓5之间的侧壁贯穿，为了防止通孔中进入的水流到机组仓5，将传动轴与该侧壁之间密封，具体地，可以通过机械密封或者O形环密封，既可以保证传动轴转动，又利于防止海水由传动轴与该侧壁之间通过。同时，齿轮8在传动轴的作用下与齿条7相抵，以保证齿轮8能够沿齿条7滚动、并旋转。

其中，立柱2和通孔的横截面均设置为方形，这里，立柱2和通孔的大小相适配，以保证立柱2能够伸入到通孔内并相对上下滑动，这样可以防止浮动机组相对于立柱2转动，保证了设备的稳定性和可靠性；而且，齿条7设置在立柱2的侧面，相对应地，齿轮8也设置在与齿条7相对的一侧，这样，可以增大齿条7和齿轮8啮合的有效面积，提升结构的稳定性。而且，在立柱2上与齿条7相对的另一侧可以设置滑轨结构，以保证浮动机组滑动顺畅。

当然，机组仓5也可以设置为方形，以便于装入发电机组6风设备，具体可以设置为正方形，有利于保持浮动机组的平衡。

进一步地，传动轴贯穿通孔相对的两个侧壁，这样，可以保证齿轮8受力转动时的平衡性；发电机组6设置有两组，该两组发电机组6分别传动连接在传动轴的两端，这样，通过单个传动轴可以带动两组发电机组6，有利于进一步提升发电效率。其中，为了保持浮动机组的平衡，将两个发电机组6在机组仓5内对称设置。

另一种实施例中，齿条7和齿轮8均设置有两个，两个齿条7分别位于立柱2上相对的两个侧面，两个齿轮8夹在立柱2的相对的两侧，并与齿条7相配合，这样，通过两个相对设置的齿轮8，使得齿轮8与齿条7啮合更加紧密，可以提升浮动机组沿立柱2位移的稳定性。

本实施例中，发动机组包括变速器11和发电机12，其中，变速器11与传动轴传动连接，通过变速器11的作用，将传动轴的转动速度加大；发电机12与变速器11传动连接，变速器11放大后的转速传递给发动机，发动机将该动能转化为电能，进而实现发电。由于潮汐现象较为缓慢，但是动能较大，通过变速器11的设计，可以极大的提升发电机12的发电效率。当然，该发电机组6也可以包括有配电箱，用以分配发电机12所产出的电能。

为了提升发电效率，以及大规模建设，该立柱2并排设置有多个，各个立柱2外均设置有浮动机组，具体地，各个立柱2的下端均与基座1连接、上端均与连接架3连接，这样，各个立柱2之间相互制约，可以提升本潮汐发电系统的整体性和稳固性。

需要说明的是，本文所表述的“第一”“第二”等词语，不是对具体顺序的限制，仅仅只是用于区分各个部件或功能。所阐述的“水平”“竖直”“上”“下”是在该潮汐发电系统处于如图1摆放状态时之所指。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种潮汐发电系统，其特征在于，包括有固定于海底的基座(1)、与所述基座(1)固定并伸出海面的立柱(2)和沿所述立柱(2)滑动设置的浮动机组，所述浮动机组包括有能够悬浮于海面的浮动仓(4)和位于所述浮动仓(4)上方的机组仓(5)，所述机组仓(5)内设置有发电机组(6)，所述浮动仓(4)所产生的浮力大于所述浮动机组的重力；所述立柱(2)沿延伸方向设置有齿条(7)，所述浮动机组设置有与所述齿条(7)相适配并能够沿所述齿条(7)滚动的齿轮(8)，所述齿轮(8)通过传动轴与所述发电机组(6)连接。

2.如权利要求1所述的潮汐发电系统，其特征在于，所述浮动机组的中部设置有供所述立柱(2)贯穿的通孔，所述通孔贯穿所述浮动仓(4)和所述机组仓(5)、并与所述浮动仓(4)和所述机组仓(5)互不贯通。

3.如权利要求2所述的潮汐发电系统，其特征在于，还包括有连接在所述立柱(2)上的连接架(3)，所述浮动机组位于所述连接架(3)和所述基座(1)之间，且所述连接架(3)的高度大于海面的最大高度与所述浮动机组的高度之和。

4.如权利要求3所述的潮汐发电系统，其特征在于，还包括有可伸缩地套设在所述立柱(2)外的第一防水套(9)和第二防水套(10)，所述第一防水套(9)和所述第二防水套(10)均与所述通孔贯通，所述第一防水套(9)的一端与所述浮动机组连接并密封、另一端与所述连接架(3)连接并密封，所述第二防水套(10)的一端与所述浮动机组连接并密封、另一端与所述基座(1)连接并密封。

5.如权利要求2所述的潮汐发电系统，其特征在于，所述齿轮(8)设置在所述通孔内、并与所述齿条(7)相抵，所述传动轴贯穿并密封于所述通孔和所述机组仓(5)之间的侧壁。

6.如权利要求5所述的潮汐发电系统，其特征在于，所述立柱(2)和所述通孔的横截面均设置为方形，所述齿条(7)设置于所述立柱(2)的侧面，所述齿轮(8)位于与所述齿条(7)相对应的一侧。

7.如权利要求6所述的潮汐发电系统，其特征在于，所述传动轴贯穿所述通孔相对的两个侧壁，所述发动机组设置有两组、且分别与所述传动轴的两端传动连接。

8.如权利要求6所述的潮汐发电系统，其特征在于，所述齿条(7)设置有两个、且分别位于所述立柱(2)相对的两个侧面；所述齿轮(8)设置有两个、并夹在所述立柱(2)的两侧与所述齿条(7)相配合。

9.如权利要求1所述的潮汐发电系统，其特征在于，所述发电机组(6)包括有与所述传动轴传动连接的变速器(11)和与所述变速器(11)传动连接的发电机(12)。

10.如权利要求3所述的潮汐发电系统，其特征在于，所述立柱(2)并排设置有多个、且各个所述立柱(2)外均设置有所述浮动机组。